JP2010082198A - Ultrasonic signal processing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
【課題】スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報を的確且つ容易に得ること。
【解決手段】被検体に向けて超音波を送信するとともに、前記被検体内からの超音波エコーを受信して、該超音波エコーを示す受信信号を生成する超音波探触子20と、前記受信信号から前記超音波の周波数にそれぞれ対応する複数の位相差を取得する信号処理部24および位相差画像生成部28と、複数の前記周波数の比と複数の前記位相差の比との大小に対応するスペックル指標を算出するスペックル指標算出部30を備えた。
【選択図】図5Information indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness is obtained accurately and easily.
An ultrasonic probe that transmits an ultrasonic wave toward a subject, receives an ultrasonic echo from within the subject, and generates a reception signal indicating the ultrasonic echo; and A signal processing unit 24 and a phase difference image generation unit 28 that acquire a plurality of phase differences respectively corresponding to the frequencies of the ultrasonic waves from the received signal, and a ratio between a plurality of the frequency ratios and a plurality of the phase difference ratios. A speckle index calculation unit 30 for calculating a corresponding speckle index is provided.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報を的確且つ容易に得ることができる超音波信号処理装置および方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic signal processing apparatus and method capable of accurately and easily obtaining information indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness.
被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体からの超音波エコーを受信し、受信信号に基づいて生成した超音波画像を表示する超音波信号処理装置が知られている。 2. Description of the Related Art There is known an ultrasonic signal processing apparatus that transmits ultrasonic waves toward a subject, receives ultrasonic echoes from the subject, and displays an ultrasonic image generated based on a received signal.
例えば、超音波を送信してから超音波エコーを受信するまでの時間(伝搬時間)が被検体内の反射位置の深さにより異なるので、伝搬時間を被検体内の反射位置の深さに対応付けるとともに、受信信号の振幅を輝度に対応付けることで、Bモードの振幅画像が生成される。 For example, since the time (propagation time) from transmitting an ultrasonic wave to receiving an ultrasonic echo varies depending on the depth of the reflection position in the subject, the propagation time is associated with the depth of the reflection position in the subject. At the same time, an amplitude image of the B mode is generated by associating the amplitude of the received signal with the luminance.
ところで、被検体内での反射波のランダムな干渉に因って、スペックルノイズ(単に「スペックル」という場合もある)が発生する。 By the way, speckle noise (sometimes simply referred to as “speckle”) is generated due to random interference of reflected waves in the subject.
従来、スペックル低減技術には、平滑化フィルタを複数設ける、像構造により適応的に変化させる、多重解像度分解を行う、モフォロジー処理を行うなど、像構造に着目して単一フレーム画像にフィルタ適用を行う技術がある。 Conventionally, speckle reduction technology uses multiple smoothing filters, adaptively changes according to the image structure, multi-resolution decomposition, morphological processing, etc. Focus on the image structure and apply the filter to a single frame image There is technology to do.
特許文献1には、コンパウンド走査型において、被検体に対する位置関係を整合させた複数の受信信号同士を合成する事でノイズを低減する構成が、開示されている。
スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報を的確且つ容易に得ることが困難であるという課題がある。 There is a problem that it is difficult to accurately and easily obtain information indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness.
例えば、組織境界や孤立点とスペックルノイズとで像構造が酷似している場合には、スペックルノイズと非スペックル信号との分離が困難である。 For example, when image structures are very similar between tissue boundaries or isolated points and speckle noise, it is difficult to separate speckle noise from non-speckle signals.
フレーム間でスペックルノイズの変化が非スペックル信号の変化と比べて大きい事を利用して、複数フレームでの重み付け平均によりスペックル低減を行う技術でも、非スペックル信号はスペックルノイズと似たようなフレーム変化となるので、分離が困難である。 Even in the technique of reducing speckle by weighted averaging in multiple frames, taking advantage of the fact that the change in speckle noise between frames is larger than the change in non-speckle signals, non-speckle signals are similar to speckle noise. Since the frame changes like this, separation is difficult.
特許文献1に記載のスペックル低減技術は、要するに、複数方向ビームから得られた画像では、干渉状況が変化するためにスペックル像は変化するが、非スペックル信号は変化しない事に着目している。しかし、その差が明確でなく分離困難な場合がある。 In short, the speckle reduction technique described in Patent Document 1 focuses on the fact that in an image obtained from a multi-directional beam, the speckle image changes because the interference situation changes, but the non-speckle signal does not change. ing. However, the difference is not clear and may be difficult to separate.
もしも、スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報を的確且つ容易に得ることができれば、スペックルノイズと非スペックル信号との分離だけでなく、スペックルノイズの除去、スペックル追跡、組織性状解析、非スペックル部分強調等の各種の処理を、的確且つ容易に行うことも可能となる。 If information indicating speckle-like or non-speckle-like information can be obtained accurately and easily, not only speckle noise and non-speckle signals are separated, but also speckle noise removal, speckle tracking, organizational properties. Various processes such as analysis and non-speckle partial emphasis can be performed accurately and easily.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報を的確且つ容易に得ることができる超音波信号処理装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic signal processing apparatus and method capable of accurately and easily obtaining information indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness. .
前記目的を達成するために、本発明は、被検体に向けて超音波を送信するとともに、前記被検体内からの超音波エコーを受信して、該超音波エコーを示す受信信号を生成する超音波送受信手段と、前記受信信号から前記超音波の周波数にそれぞれ対応する複数の位相差を取得する位相差取得手段と、複数の前記周波数の比と複数の前記位相差の比との大小に対応するスペックル指標を算出するスペックル指標算出手段と、を備えたことを特徴とする超音波信号処理装置を提供する。 In order to achieve the object, the present invention transmits an ultrasonic wave toward a subject, receives an ultrasonic echo from within the subject, and generates a reception signal indicating the ultrasonic echo. Corresponding to the size of a plurality of phase difference acquisition means, a phase difference acquisition means for acquiring a plurality of phase differences respectively corresponding to the frequencies of the ultrasonic waves from the received signal, and a ratio of a plurality of the frequency ratios and a plurality of the phase difference ratios There is provided an ultrasonic signal processing device comprising: speckle index calculating means for calculating a speckle index.
これによれば、非スペックル信号の位相変化が超音波周波数に比例する事を利用したことにより、スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報(スペックル指標)を的確且つ容易に得ることができる。 According to this, by utilizing the fact that the phase change of the non-speckle signal is proportional to the ultrasonic frequency, it is possible to accurately and easily obtain information (speckle index) indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness. it can.
本発明の一態様として、前記スペックル指標算出手段は、前記位相差に前記周波数間の比を掛算することで前記位相差を補正し、補正後の前記位相差で比較を行うことで前記スペックル指標を算出する。 これによれば、位相差に前記周波数間の比を掛算した結果である補正後の位相差で比較を行って、スペックル指標を算出するので、例えば、高解像度の超音波画像を生成する場合に、高解像度の各画素ごとのスペックル指標を容易に算出することが可能である。 As one aspect of the present invention, the speckle index calculating means corrects the phase difference by multiplying the phase difference by a ratio between the frequencies, and compares the phase difference after the correction to perform the comparison. The index is calculated. According to this, since the speckle index is calculated by comparing with the phase difference after correction, which is a result of multiplying the phase difference by the ratio between the frequencies, for example, when generating a high-resolution ultrasonic image In addition, it is possible to easily calculate a speckle index for each pixel with high resolution.
また、前記スペックル指標算出手段は、補正後の前記位相差の差分の絶対値を、各空間位置を含む一定サイズの空間にて積分することで、前記各空間位置ごとの前記スペックル指標を算出することが、好ましい。 例えば、位相差を示す位相差画像にて、補正後の位相差の差分の絶対値を、各画素を中心とした一定体積(または一定面積または一定長さ)にて積分することで、各画素ごとのスペックル指標を算出する。 Further, the speckle index calculating means integrates the absolute value of the phase difference after correction in a fixed size space including each spatial position, thereby calculating the speckle index for each spatial position. It is preferable to calculate. For example, in the phase difference image indicating the phase difference, each pixel is integrated by integrating the absolute value of the phase difference after the correction with a constant volume (or a constant area or a constant length) around each pixel. Calculate the speckle index for each.
これによれば、例えば、高解像度の超音波画像を生成する場合に、各画素ごとのスペックルらしさ又は非スペックルらしさを的確に示すスペックル指標を算出できる。 According to this, for example, when generating a high-resolution ultrasonic image, it is possible to calculate a speckle index that accurately indicates speckle-likeness or non-speckle-likeness for each pixel.
複数の超音波周波数にそれぞれ対応する複数種類の位相差を取得する態様には、各種ある。 There are various modes for acquiring a plurality of types of phase differences respectively corresponding to a plurality of ultrasonic frequencies.
例えば、異なる周波数を有する超音波を前記超音波送受信手段からそれぞれ送信する。 For example, ultrasonic waves having different frequencies are transmitted from the ultrasonic transmission / reception means.
また、例えば、複数の周波数帯域を有する超音波を前記超音波送受信手段から送信し、前記受信信号を帯域分割する。 Further, for example, an ultrasonic wave having a plurality of frequency bands is transmitted from the ultrasonic wave transmitting / receiving means, and the received signal is divided into bands.
また、例えば、基本波を前記超音波送受信手段から送信し、前記受信信号から基本波成分および高調波成分を帯域の違いにより抽出する。 Further, for example, a fundamental wave is transmitted from the ultrasonic wave transmitting / receiving means, and a fundamental wave component and a harmonic component are extracted from the received signal based on a difference in band.
また、前記スペックル指標算出手段は、前記超音波送受信手段の素子の配列方向における位相の分解能が前記素子の間隔以上であるデータを利用することが、好ましい。 Further, it is preferable that the speckle index calculation unit uses data in which the phase resolution in the element arrangement direction of the ultrasonic transmission / reception unit is equal to or greater than the interval between the elements.
また、前記超音波送受信手段は、1回の超音波送信で前記超音波送信手段の素子の配列方向にて2音線以上の前記受信データを生成可能であり、前記スペックル指標算出手段は、前記超音波送受信手段にて生成される2音線以上の前記受信データを利用することが、好ましい。 Further, the ultrasonic transmission / reception means can generate the reception data of two or more sound rays in the arrangement direction of the elements of the ultrasonic transmission means by one ultrasonic transmission, the speckle index calculation means, It is preferable to use the reception data of two or more sound lines generated by the ultrasonic transmission / reception means.
スペックル指標の利用態様には、各種ある。 There are various ways of using the speckle index.
例えば、前記スペックル情報を用いて、非スペックル信号とスペックルノイズとの分離、スペックルノイズの除去、スペックル追跡、組織性状解析、または、非スペックル部分強調を行う。 For example, using the speckle information, separation of non-speckle signals and speckle noise, removal of speckle noise, speckle tracking, tissue property analysis, or non-speckle partial enhancement is performed.
また、例えば、前記スペックル指標が反映された画像を表示手段に表示させる。 Further, for example, an image reflecting the speckle index is displayed on the display means.
前記スペックル指標が反映された画像と、前記受信信号の空間的振幅を示す振幅画像とを合成して、表示手段に表示させてもよい。 The image reflecting the speckle index and the amplitude image indicating the spatial amplitude of the received signal may be combined and displayed on the display means.
前記スペックル指標によって前記受信信号の空間的振幅を示す振幅画像を変調して、表示手段に表示させてもよい。 An amplitude image indicating the spatial amplitude of the received signal may be modulated by the speckle index and displayed on the display means.
前記スペックル指標が反映された画像を表示するモードと、前記スペックル指標が反映された画像を表示しないモードとを切り換えるモード切換手段を備えてもよい。 また、本発明は、被検体に向けて超音波を送信するとともに、前記被検体内からの超音波エコーを受信して、該超音波エコーを示す受信信号を生成し、前記受信信号から前記超音波の周波数にそれぞれ対応する複数の位相差を取得し、複数の前記周波数の比と複数の前記位相差の比との大小に対応するスペックル指標を算出することを特徴とする超音波信号処理方法を提供する。 You may provide the mode switching means which switches the mode which displays the image in which the said speckle index was reflected, and the mode which does not display the image in which the said speckle index was reflected. In addition, the present invention transmits an ultrasonic wave toward the subject, receives an ultrasonic echo from within the subject, generates a reception signal indicating the ultrasonic echo, and generates the reception signal from the reception signal. Ultrasonic signal processing characterized in that a plurality of phase differences respectively corresponding to sound wave frequencies are acquired, and a speckle index corresponding to the magnitude of a ratio of the plurality of frequencies and a plurality of phase difference ratios is calculated. Provide a method.
本発明によれば、スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示す情報を的確且つ容易に得ることができる。 According to the present invention, information indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness can be obtained accurately and easily.
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<本発明の原理>
まず、本発明の原理を説明する。
<Principle of the present invention>
First, the principle of the present invention will be described.
図1にて、超音波探触子20は、被検体90に向けて超音波を送信するとともに、被検体90内からの反射波(以下「超音波エコー」という)を受信して、超音波エコーを示す受信信号を生成する複数の超音波送受信素子が配列されている。
In FIG. 1, the
以下では、超音波送受信素子が配列されている方向x(素子配列方向)を、「方位方向」(または「スキャン方向」)ということもある。また、被検体90の深さ方向yを、「距離方向」ということもある。また、深さ方向および素子配列方向の両方向に対して直交する方向z、すなわち、断層面に直交する方向zを、「スライス方向」(または「フレーム方向」)ということもある。
Hereinafter, the direction x (element arrangement direction) in which the ultrasonic transmission / reception elements are arranged may be referred to as “azimuth direction” (or “scan direction”). In addition, the depth direction y of the
なお、説明の便宜上、1次元配列された超音波送受信素子を有する超音波探触子20を例に説明するが、本発明は、超音波送受信素子が2次元配列されている場合にも適用できる。また、本発明は、超音波送受信素子が平面状に配置されている場合に限らず、任意の曲面状に配置されている場合に適用できる。
For convenience of explanation, the
次に、スペックルノイズの発生と超音波周波数と超音波エコーの位相差との関係について、説明する。 Next, the relationship between the generation of speckle noise, the ultrasonic frequency, and the phase difference between ultrasonic echoes will be described.
図2(a)は、第1の超音波周波数f0における被検体内の非スペックル波201およびスペックル波202と、第2の超音波周波数(本例では2×f0)における被検体内の非スペックル波211およびスペックル波212を、模式的に示す。ここで、非スペックル波201、211は、被検体内の反射点にて反射された超音波(正規の反射波)である。スペックル波202、212は、無数の散乱による干渉で発生した干渉波である。超音波探触子20にて超音波エコーとして受信する受信波には、実際には、非スペックル波およびスペックル波が混在している。
FIG. 2 (a) shows a
図2(b)は、非スペックル信号での超音波周波数(f0、2×f0)と位相差(空間的位相差および時間的位相差)との対応関係を示す。また、図2(c)は、スペックルノイズでの超音波周波数(f0、2×f0)と位相差との対応関係を示す。ここで、非スペックル信号およびスペックルノイズは、受信信号中のそれぞれ非スペックル波およびスペックル波に対応する成分である。 FIG. 2B shows a correspondence relationship between the ultrasonic frequency (f0, 2 × f0) and the phase difference (spatial phase difference and temporal phase difference) in the non-speckle signal. FIG. 2C shows the correspondence between the ultrasonic frequency (f0, 2 × f0) in speckle noise and the phase difference. Here, the non-speckle signal and the speckle noise are components corresponding to the non-speckle wave and the speckle wave, respectively, in the received signal.
非スペックル信号では、図2(b)に示すように、超音波周波数が2倍になると、位相差も2倍になる。このように、超音波周波数と位相差との間に比例関係が成立する。このような比例関係は、空間領域の各方向(距離方向、方位方向、スライス方向)にて、一定に保たれる。非スペックル信号では、図2(b)に示すように、超音波周波数が一定であれば、空間的位相差は空間領域の各方向で一定に保たれる。 In the non-speckle signal, as shown in FIG. 2B, when the ultrasonic frequency is doubled, the phase difference is also doubled. In this way, a proportional relationship is established between the ultrasonic frequency and the phase difference. Such a proportional relationship is kept constant in each direction (distance direction, azimuth direction, slice direction) of the spatial region. In the non-speckle signal, as shown in FIG. 2B, if the ultrasonic frequency is constant, the spatial phase difference is kept constant in each direction of the spatial region.
一方、スペックルノイズは、無数の散乱による干渉の結果であるため、超音波周波数に応じて干渉状況が変化する。図2(c)に示すように、空間領域の各方向(距離方向、方位方向、スライス方向)にて、空間的位相差は変化する。 On the other hand, since speckle noise is a result of interference due to innumerable scattering, the interference state changes according to the ultrasonic frequency. As shown in FIG. 2C, the spatial phase difference changes in each direction (distance direction, azimuth direction, slice direction) of the spatial region.
次に、互いに異なる2つの超音波周波数f0、f1を用いてスペックルらしさ又は非スペックルらしさを示すスペックル指標を求める方法について説明する。 Next, a method for obtaining a speckle index indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness using two different ultrasonic frequencies f0 and f1 will be described.
非スペックル信号では、位相差が超音波周波数に比例するので、論理的には、第1の超音波周波数f0と第2の超音波周波数f1との比(f1/f0)、および、第1の超音波周波数f0に対応する位相差Δφ0と第2の超音波周波数f1に対応する位相差Δφ1との比(Δφ1/Δφ0)は、数1を満たす。 In the non-speckle signal, since the phase difference is proportional to the ultrasonic frequency, logically, the ratio (f1 / f0) between the first ultrasonic frequency f0 and the second ultrasonic frequency f1 and the first The ratio (Δφ1 / Δφ0) between the phase difference Δφ0 corresponding to the ultrasonic frequency f0 and the phase difference Δφ1 corresponding to the second ultrasonic frequency f1 satisfies Equation 1.
[数1]
f1/f0−Δφ1/Δφ0=0
しかし、実際には、非スペックル信号およびスペックルノイズは混在するため、数1の等式が成立するか否かではなく、スペックルノイズらしさ(または非スペックル信号らしさ)を示すスペックル指数を導出する。
[Equation 1]
f1 / f0−Δφ1 / Δφ0 = 0
However, in actuality, since non-speckle signals and speckle noise are mixed, the speckle index indicating the likelihood of speckle noise (or the likelihood of non-speckle signal), not whether or not the equation 1 is satisfied. Is derived.
例えば、数2に示すようにスペックル指数Siを求める。
For example, the speckle index Si is obtained as shown in
[数2]
Si=|Δφ0×(f1/f0)―Δφ1|
ここで、スペックル指数Siは、値が大きいほどスペックルノイズらしく、0に近いほど非スペックル信号らしいことを示す。
[Equation 2]
Si = | Δφ0 × (f1 / f0) −Δφ1 |
Here, the speckle index Si indicates that the larger the value is, the more speckle noise is, and the closer the value is to 0, the more likely it is a non-speckle signal.
数2の右辺に(fr/f1)を掛けると、数3が得られる。
Multiplying the right side of
[数3]
Si=|Δφ0×(fr/f0)―Δφ1×(fr/f1)|
ここで、frは位相差を正規化するための特定の周波数である。
[Equation 3]
Si = | Δφ0 × (fr / f0) −Δφ1 × (fr / f1) |
Here, fr is a specific frequency for normalizing the phase difference.
すなわち、位相差に周波数間の比を掛け算することで、位相差を特定の周波数fr相当に正規化する補正を行い、補正後の位相差(fr相当に正規化された位相差)同士を比較することで、スペックル指数Siを容易に算出できる。 That is, by multiplying the phase difference by the ratio between the frequencies, the phase difference is corrected to normalize to a specific frequency fr, and the corrected phase differences (phase differences normalized to fr) are compared with each other. By doing so, the speckle index Si can be easily calculated.
このようなスペックル指数Siを、スペックルノイズおよび非スペックル信号の分離、スペックルノイズの除去、スペックル追跡(トラッキング)、組織性状解析、非スペックル部分強調などに用いることで、被検体の適切な診断が可能となる。 By using such speckle index Si for separation of speckle noise and non-speckle signal, removal of speckle noise, speckle tracking (tracking), tissue characterization, non-speckle partial enhancement, etc. Appropriate diagnosis is possible.
例えば、超音波の各反射点に対応する各空間位置ごとに、スペックル指数Siを求める。例えば、受信信号から生成される超音波画像の各画素位置ごとに、スペックル指数Siを求める。 For example, the speckle index Si is obtained for each spatial position corresponding to each reflection point of ultrasonic waves. For example, the speckle index Si is obtained for each pixel position of the ultrasonic image generated from the received signal.
ここで、一定サイズのカーネルにて積分することが、好ましい。この場合、スペックル指数Siは、数4にて表される。 Here, it is preferable to integrate with a kernel of a certain size. In this case, the speckle index Si is expressed by Equation 4.
[数4]
Si=Σ|Δφ0×(fr/f0)―Δφ1×(fr/f1)|
ここで、記号「Σ」は、一定体積または一定面積または一定長さにて、積分(総和)することを示す。
[Equation 4]
Si = Σ | Δφ0 × (fr / f0) −Δφ1 × (fr / f1) |
Here, the symbol “Σ” indicates that integration (summation) is performed at a constant volume, a constant area, or a constant length.
例えば、図3に示すように、被検体90に対応する三次元の位相差画像300(2次元の位相差画像302をスライス方向zにて並べたものである)を生成し、一定体積304ごとに、補正後の空間的位相差の差分の絶対値を、積分する。このように三次元で積分することにより的確なスペックル指数を求めることができるが、簡易的に積分するには、2次元の位相差画像302にて、一定面積ごとに2次元の積分を行ってよいし、一定長さごとに1次元の積分を行ってもよい。
For example, as shown in FIG. 3, a three-dimensional phase difference image 300 (a two-dimensional
なお、Siは、数4にてfr=f1とすれば数5にて表され、fr=1とすれば数6にて表される。 Note that Si is expressed by Equation 5 when fr = f1 in Equation 4, and is expressed by Equation 6 when fr = 1.
[数5]
Si=Σ|Δφ0×(f1/f0)―Δφ1|
[数6]
Si=Σ|Δφ0/f0―Δφ1/f1)|
数4〜数6のいずれの場合も、位相差に超音波周波数の比を掛け算することで位相差を補正したといえる。なお、数4〜数6に示したスペックル指数Siの代わりに、周波数間の比とそれぞれ対応する位相差間の比との差の絶対値(|f1/f0―Δφ1/Δφ0|)を積分しても良い。前者は空間的位相差に相当する距離差の周波数毎の差を積分した指数、後者は空間的位相差に相当する距離差の周波数毎の比を1から引いた値を積分した指数と見なせ、両者とも周波数毎の距離差が小さい程、0に近い値となる。
[Equation 5]
Si = Σ | Δφ0 × (f1 / f0) −Δφ1 |
[Equation 6]
Si = Σ | Δφ0 / f0−Δφ1 / f1) |
In any case of Equations 4 to 6, it can be said that the phase difference is corrected by multiplying the phase difference by the ratio of the ultrasonic frequency. Instead of the speckle index Si shown in Equations 4 to 6, the absolute value (| f1 / f0−Δφ1 / Δφ0 |) of the difference between the ratio between the frequencies and the ratio between the corresponding phase differences is integrated. You may do it. The former is an index that integrates the difference of the distance difference corresponding to the spatial phase difference for each frequency, and the latter is an index that integrates the value obtained by subtracting the ratio of the distance difference corresponding to the spatial phase difference for each frequency from 1. In both cases, the smaller the distance difference for each frequency, the closer to 0.
図4は、スペックル指数Siを求める処理の概要を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an outline of processing for obtaining the speckle index Si.
ステップS1にて、受信信号から複数の超音波周波数にそれぞれ対応する複数種類の位相差を取得する。距離方向には時間的位相差が検出されるが、それをそのまま空間的位相差と見なしても良いし、仮定音速を用いて空間的位相差に変換しても良い。 In step S1, a plurality of types of phase differences respectively corresponding to a plurality of ultrasonic frequencies are acquired from the received signal. Although a temporal phase difference is detected in the distance direction, it may be regarded as a spatial phase difference as it is, or may be converted into a spatial phase difference using an assumed sound speed.
例えば、まず、第1の周波数f0の超音波を送信して、超音波エコーの受信信号から、位相差Δφ0を取得する。次に、第2の周波数f1の超音波を送信して、超音波エコーの受信信号から、位相差Δφ1を取得する。 For example, first, an ultrasonic wave having the first frequency f0 is transmitted, and the phase difference Δφ0 is acquired from the reception signal of the ultrasonic echo. Next, an ultrasonic wave having the second frequency f1 is transmitted, and the phase difference Δφ1 is acquired from the received signal of the ultrasonic echo.
ステップS2にて、スペックル指数を例えば、数5により算出する。これにより、複数の周波数の比と複数の位相差の比との大小に対応するスペックル指標が算出される。 In step S2, the speckle index is calculated by Equation 5, for example. Thereby, the speckle index corresponding to the magnitude of the ratio of the plurality of frequencies and the ratio of the plurality of phase differences is calculated.
なお、スペックルらしさ又は非スペックルらしさを示すスペックル指標として、数値(スペックル指数)を求めた場合を例について説明したが、本発明にてスペックル指標は数値には特に限定されず、どのような形式の情報(例えば、画像、文字列)であってもよい。 In addition, although the case where the numerical value (speckle index) was calculated as an example of the speckle index indicating speckle-likeness or non-speckle-likeness was described, the speckle index is not particularly limited to the numerical value in the present invention, Any type of information (eg, image, character string) may be used.
<超音波画像処理装置>
図5は、本発明に係る超音波信号処理装置を含む超音波画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
<Ultrasonic image processing device>
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic image processing apparatus including the ultrasonic signal processing apparatus according to the present invention.
図5において、超音波画像処理装置10は、主に、操作部12、表示部14、超音波探触子20、送受信部22、時間領域信号処理部24、振幅画像生成部26(空間的振幅取得手段)、位相差画像生成部28(空間的位相差取得手段)、スペックル指標算出部30、画像処理部40、表示制御部42、および、モード切換部44を含んで構成されている。
In FIG. 5, the ultrasonic
操作部12は、ユーザの指示が入力される指示入力デバイスである。例えば、キーボード、マウスなどによって構成されている。
The
表示部14は、画像を表示可能な表示デバイスである。例えば、LCD(液晶ディスプレイ)などによって構成されている。
The
超音波探触子20は、被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射されてくる超音波エコーを受信するものである。超音波探触子20は、例えば1次元の超音波トランスデューサアレイ(リニアアレイプローブ)を構成する複数の超音波トランスデューサを備えており、各超音波トランスデューサは、例えばPZT等の圧電素子の両端に電極を形成した振動子によって構成されている。
The
なお、複数の超音波トランスデューサが1次元に配列されたリニアアレイプローブの他、被検者内を扇状に走査するセクタプローブ、複数の超音波トランスデューサが凸面上に配列されたコンベックスアレイプローブや、あるいは複数の超音波トランスデューサが2次元に配列された2次元アレイプローブを用いてもよい。あるいは超音波内視鏡においてラジアル走査を行うメカニカルラジアルプローブでもよい。 In addition to a linear array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged one-dimensionally, a sector probe that scans the inside of a subject in a fan shape, a convex array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged on a convex surface, or A two-dimensional array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged may be used. Alternatively, a mechanical radial probe that performs radial scanning in an ultrasonic endoscope may be used.
送受信部22は、超音波送信信号を超音波探触子20に与え、超音波探触子20に超音波を発生させる。
The transmission /
超音波探触子20は、送受信部22の駆動により超音波ビームを被検者内に送信し、リニア走査や、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査等の走査方式で被検者を走査する。超音波探触子20が発生した超音波は被検者体内に存在する反射体によって反射され、超音波エコーは超音波探触子20で受信される。超音波エコーが超音波探触子20によって受信されると、超音波エコーを示す受信信号を超音波探触子20が出力するので、送受信部22は、その受信信号を増幅及びA(アナログ)/D(デジタル)変換した後、受信フォーカスを施し時間領域信号処理部24に入力する。受信フォーカスにより、1回の超音波送信で素子配列方向にて2音線以上の受信データ(音線データ)が生成される。例えば、特開2008―167985号公報に記載のように受信フォーカスを行えばよい。
The
時間領域信号処理部24は、超音波エコーの受信信号から、時間領域の振幅情報および時間領域の位相情報を取得する処理を行う。
The time domain
本例の信号処理部24は、直交検波部241、振幅情報演算部242および位相情報演算部243を含んで構成されている。
The
直交検波部241は、超音波エコーを示す超音波エコーの受信信号に対して直交検波を行う。
The
受信信号e(t)は、次式で表される。 The received signal e (t) is expressed by the following equation.
[数7]
e(t)=u(t) ×cos(ωt+φ(t))
ここで、u(t)は振幅を示し、φ(t)は位相を示す。
[Equation 7]
e (t) = u (t) × cos (ωt + φ (t))
Here, u (t) indicates the amplitude, and φ (t) indicates the phase.
受信信号e(t)は、直交検波によって、次式に示すように、実数成分I(cos成分)と虚数成分Q(sin成分)とに分離される。 The received signal e (t) is separated into a real component I (cos component) and an imaginary component Q (sin component) by quadrature detection, as shown in the following equation.
[数8]
I=u(t)cos(φ(t))
Q=u(t)sin(φ(t))
実数成分はI成分、虚数成分はQ成分とも呼ばれる。
[Equation 8]
I = u (t) cos (φ (t))
Q = u (t) sin (φ (t))
The real component is also called I component and the imaginary component is also called Q component.
振幅情報演算部242は、直交検波部241にて得られるI成分及びQ成分に基づいて、振幅u(t)を、次式により算出する。
The amplitude
[数9]
u(t)=√(I2+Q2)
位相情報演算部243は、直交検波部241にて得られるI成分及びQ成分に基づいて、位相φ(t)を、次式により算出する。
[Equation 9]
u (t) = √ (I 2 + Q 2 )
The phase
[数10]
φ(t)=tan-1I/Q
直交検波部241および振幅情報演算部242によって、時間領域における振幅情報としてのu(t)を取得する時間的振幅取得手段が構成されている。また、直交検波部241および位相情報演算部243によって、時間領域における位相情報としてのφ(t)を取得する時間的位相取得手段が構成されている。
[Equation 10]
φ (t) = tan -1 I / Q
The
振幅画像生成部26は、各音線データの時間領域における振幅情報u(t)を方位方向の位置xに対応させるとともに、仮定音速を用いて断層面(x,y)の空間領域における振幅情報u(x,y)に変換することにより、被検体内の各反射位置からの超音波エコーの振幅を示す振幅画像(例えばBモード振幅画像)を生成する。空間領域における振幅情報は、超音波のパルスを送信してから超音波エコーのパルスを受信するまでの時間(伝搬時間)が反射位置の深さにより異なるので、仮定音速を用いて、伝搬時間を被検体内の反射位置の深さに対応付けるとともに、振幅の値を画素値(輝度または色を示す)に対応付けることで、算出される。
The amplitude
位相差画像生成部28は、各音線データの時間領域における位相情報φ(t)を方位方向の位置xに対応させるとともに、仮定音速を用いて断層面(x,y)の空間領域における位相情報φ(x,y)に変換し、更に方位方向の位相差Δφx(x,y)および距離方向の位相差Δφy(x,y)に変換することにより、被検体内の各反射位置からの超音波エコーの位相差を示す位相差画像を生成する。具体的には、超音波のパルスを送信してから超音波エコーのパルスを受信するまでの時間(伝搬時間)が反射位置の深さにより異なるので、仮定音速を用いて、伝搬時間を被検体内の反射位置の深さに対応付けるとともに、位相差の値を画素値(輝度または色を示す)に対応付けることで、位相差画像が生成される。スライス方向において、複数の位相画像を生成し、スライス方向における空間的位相差Δφz(x,y)を生成してもよい。。
The phase difference
なお、スペックルノイズが方位方向または距離方向のどちらかに平行に存在する場合、その方向では位相変化が小さいが、それと直交する方向では位相変化が大きくなるため、方位方向の空間的位相差Δφx(x,y)、および、距離方向の空間的位相差Δφy(x,y)、および、スライス方向の空間的位相差Δφz(x,y)を求めることが、好ましい。Δφx(x,y)とΔφy(x,y)の二乗和の平方根である二次元的な空間的位相差Δφxy(x,y)や三次元的な空間的位相差Δφxyz(x,y)を求めてもよい。 Note that when speckle noise exists parallel to either the azimuth direction or the distance direction, the phase change is small in that direction, but the phase change is large in the direction orthogonal thereto, so the spatial phase difference Δφx in the azimuth direction. It is preferable to determine (x, y), the spatial phase difference Δφy (x, y) in the distance direction, and the spatial phase difference Δφz (x, y) in the slice direction. A two-dimensional spatial phase difference Δφxy (x, y) that is the square root of the square sum of Δφx (x, y) and Δφy (x, y) or a three-dimensional spatial phase difference Δφxyz (x, y) You may ask for it.
なお、スライス方向の空間的位相差は、超音波探触子20が二次元プローブであれば、容易に算出できる。また、一次元プローブでも、スライス方向の位置関係がわかる場合(例えば、磁気センサ付き、自動スキャン機能付きなどのプローブ)では、スライス方向の空間的位相差を容易に算出できる。
Note that the spatial phase difference in the slice direction can be easily calculated if the
振幅画像生成部26によって、空間領域における振幅情報を取得する空間的振幅取得手段が構成されている。また、位相差画像生成部28によって、空間領域における位相差情報を取得する空間的位相差取得手段が構成されている。
The amplitude
スペックル指標算出部30は、スペックル指標を算出する。具体的には、空間的位相差に超音波周波数間の比を掛算することで空間的位相差を正規化する補正を行い、各画素を中心とした一定体積または一定面積または一定長さにて、補正後の空間的位相差の差分の絶対値を積分することで、各画素位置ごとのスペックル指標を算出する。
The speckle
なお、スペックル指標を体積積分によって算出する場合は、Δφx、Δφy、Δφz等の位相差を3次元位置x,y,zに対応して保持しておく。 When the speckle index is calculated by volume integration, phase differences such as Δφx, Δφy, and Δφz are held corresponding to the three-dimensional positions x, y, and z.
画像処理部40は、スペックル指標算出部30にて算出されたスペックル指標を用いて、各種の画像処理を行う。
The
画像処理部40の画像処理には、非スペックル信号とスペックルノイズとの分離、スペックルノイズの除去、スペックル追跡、組織性状解析、非スペックル部分強調などの処理が含まれる。
The image processing of the
また、画像処理部40の画像処理には、スペックル指標が反映された画像(例えば、分離後の非スペックル信号を示す画像、分離後のスペックルノイズを示す画像、スペックル追跡結果を示す画像、組織性状解析結果を示す画像、非スペックル部分を強調した画像)と、振幅画像とを合成する処理が含まれる。例えば、スペックル指標が反映された画像によって振幅画像の輝度または色にて変調することで、合成を行う。
In addition, the image processing of the
また、画像処理部40は、振幅画像と位相差画像とを合成する機能を有する。例えば、位相差画像によって振幅画像の輝度または色を変調することにより、合成を行う。直接的に、スペックル指標によって振幅画像の輝度または色を変調することにより、合成を行ってもよい。
The
表示制御部42は、後述のモード切換部44の指示に従って任意の画像を選択し、拡縮処理やレイアウト処理を行って、表示部14に入力する。表示する画像の組み合わせは各種ある。例えば、スペックル指標が反映された画像と振幅画像とを並べて、表示部14に表示させる。振幅画像のみ、スペックル指標が反映された画像のみ、または、合成画像のみを、表示させてもよい。
The
モード切換部44は、操作部12に入力されたユーザの指示に従って、モードを切り換える機能を有する。
The
モード切換部44は、例えば、スペックル指標が反映された画像を表示するモードと、スペックル指標が反映された画像を表示しないモードとを切り換える機能を有する。
For example, the
本例にて、超音波探触子20の素子の配列方向における位相の分解能は、超音波探触子20の素子の間隔以上である。すなわち、位相差画像生成部28にて生成される位相差画像の素子配列方向における解像度は、超音波探触子20の素子(例えば超音波トランスデューサ)の間隔以上が好ましい。これによって、方位方向の位相差の折返しが起きないため、スペックル指標の誤計算を防ぐ事ができる。
In this example, the resolution of the phase in the arrangement direction of the elements of the
時間領域信号処理部24、振幅画像生成部26、位相差画像生成部28、スペックル指標算出部30、画像処理部40、表示制御部42、および、モード切換部44は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含んで構成される。これらの一部が回路によって構成されていてもよい。
The time domain
なお、被検体内の各反射位置に対応する空間的な位相差を示す情報として、位相差画像生成部28にて位相差画像を生成した場合を例に説明したが、本発明は位相差画像を生成する場合には特に限定されず、視認可能な画像の代わりに視認不能な情報を生成してもよい。同様に、被検体内の各反射位置に対応する空間的な振幅を示す情報として、振幅画像生成部26にて振幅画像を生成した場合を例に説明したが、本発明は振幅画像を生成する場合には特に限定されず、視認可能な画像の代わりに視認不能な情報を生成してもよい。
Although the case where the phase difference image is generated by the phase difference
図6、スペックル指標算出処理の一例の流れを示すフローチャートである。この処理は、送受信部22、時間領域信号処理部24、振幅画像生成部26、位相差画像生成部28、スペックル指標算出部30、画像処理部40、表示制御部42、モード切換部44などを構成しているCPU(Central Processing Unit)によって、プログラムに従い、実行される。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an exemplary flow of speckle index calculation processing. This processing includes the transmission /
ステップS11にて、第1の周波数f0のRFデータ(受信信号)から空間的位相差Δφ0を算出し、ステップS12にて、第2の周波数f1のRFデータ(受信信号)から空間的位相差Δφ1を算出する。 In step S11, the spatial phase difference Δφ0 is calculated from the RF data (reception signal) of the first frequency f0, and in step S12, the spatial phase difference Δφ1 is calculated from the RF data (reception signal) of the second frequency f1. Is calculated.
異なる周波数(f0、f1)のRFデータを得る態様に各種ある。 There are various modes for obtaining RF data of different frequencies (f0, f1).
第1に、送受信部22により、第1の周波数f1の超音波、および、第2の周波数f1の超音波を、それぞれ、超音波探触子20から送信する態様がある。すなわち、異なる周波数を有する超音波を超音波探触子20からそれぞれ送信する。
First, there is an aspect in which the transmission /
第2に、送受信部22により、複数の周波数帯域を有する超音波を、一回で、超音波探触子20から送信する態様がある。また、送受信部22は、帯域フィルタなどにより、受信信号を帯域分割する。
Second, there is a mode in which the transmitter /
第3に、送受信部22により、基本波を送信送受信部22は、受信信号から周波数帯域が異なる基本波成分と高調波成分とを別々に抽出する。
Third, the transmission /
ステップS13にて、スペックル指標算出部30により、第1の周波数f0における空間的位相差Δφ0を、f1/f0倍して、周波数f1相当の空間的位相差(Δφ0×f1/f0)に補正する。すなわち、空間的位相差に超音波周波数間の比を掛算することで、空間的位相差を正規化する。
In step S13, the speckle
ステップS14にて、スペックル指標算出部30により、周波数f1相当に補正後の空間的位相差(Δφ0×f1/f0)と、周波数f1の空間的位相差Δφ1との差分の絶対値(|Δφ0×(f1/f0)―Δφ1|)を算出する。本例では、位相差画像生成部28にて生成された位相差画像にて、各画素ごとに、差分の絶対値を算出する。
In step S14, the speckle
ステップS15にて、スペックル指標算出部30により、所定サイズのカーネルで、差分の絶対値を積分する。例えば、図3に示したように、方位方向x、距離方向yおよびスライス方向zにて、積分する。つまり、図3の一定体積304にて積分する。方位方向xおよび距離方向yにて、一定面積の積分を行ってもよい。距離方向xまたはyのみにて、一定長さの積分を行う方法もある。
In step S15, the speckle
ステップS16にて、画像処理部40により、スペックル指標としての積分値(Σ|Δφ0×(f1/f0)―Δφ1|)が閾値以上である場合には、スペックルノイズと判定する。例えば、画像にて、カーネル(一定サイズの空間)の中心に位置する画素(図3の305)の位置がスペックルノイズ位置であると判定する。実空間では、図3にて被検体90の符号315を付した反射点がスペックルノイズ位置に対応する。
In step S16, when the integral value (Σ | Δφ0 × (f1 / f0) −Δφ1 |) as the speckle index is greater than or equal to the threshold value by the
なお、周波数が2種類である場合を例に説明したが、周波数は何種類でもよい。周波数の種類がN(>2)である場合、例えば、まず、周波数f0における空間的位相差を、周波数f1、f2、f3、・・・、f(N―1)相当に補正し、周波数f1における空間的位相差を周波数f2、f3、・・・、f(N―1)相当に補正し、周波数f2における空間的を周波数f3、・・・、f(N―1)相当に補正し、というように空間的位相差の補正を行う(ステップS13に相当)。次に、補正後の空間的位相差(f1、f2、f3、・・・、f(N―1))相当に補正後の空間的位相差)と、各周波数(f1、f2、f3、・・・、f(N―1))における位相差との差分の絶対値の総和を算出する(ステップS14に相当)。 In addition, although the case where there are two types of frequencies has been described as an example, any number of frequencies may be used. When the frequency type is N (> 2), for example, first, the spatial phase difference at the frequency f0 is corrected to be equivalent to the frequencies f1, f2, f3,..., F (N−1), and the frequency f1 , F (N−1) corresponding to the frequency f2, f3,..., F (N−1), and spatial corresponding to the frequency f3,. Thus, the spatial phase difference is corrected (corresponding to step S13). Next, the corrected spatial phase difference (f1, f2, f3,..., F (N-1)) equivalent to the corrected spatial phase difference) and each frequency (f1, f2, f3,... ..., The sum of absolute values of differences from the phase difference at f (N-1)) is calculated (corresponding to step S14).
また、スペックル指標の利用についての容易な理解のために、ステップS16にて、スペックルノイズであるか非スペックル信号であるかの2値的判定を行う場合について説明したが、このような2値的判定を行う場合に本発明は特に限定されない。スペックル指標は、多値的な判定を行う場合にも利用できることは、言うまでもない。また、明示的にスペックルを判定せずに、各種の処理中にスペックル指標算出処理(例えば図6のステップS11〜15相当)を組み込んでもよい。 Further, in order to easily understand the use of the speckle index, the case of performing a binary determination as to whether it is speckle noise or a non-speckle signal in step S16 has been described. The present invention is not particularly limited when performing binary determination. Needless to say, the speckle index can also be used for multi-level determination. Further, speckle index calculation processing (e.g., corresponding to steps S11 to 15 in FIG. 6) may be incorporated during various processing without explicitly determining speckle.
例えば、スペックル除去処理の場合、スペックルらしさを示すスペックル指標(例えば差分絶対値のカーネル積分値)が大きいほど、スペックル除去の係数や範囲を大きくして、除去を強めてもよい。 For example, in the case of speckle removal processing, as the speckle index indicating the speckle-likeness (for example, the kernel integral value of the absolute difference value) is larger, the speckle removal coefficient and range may be increased to enhance removal.
また、差分絶対値の積分値の代りに、最大値(例えば、差分絶対値のカーネル内での最大値)、あるいは、分散(例えば、差分値のカーネル内での分散)を、スペックル指標として算出してもよい。 Also, instead of the integral value of the absolute difference value, the maximum value (for example, the maximum value of the absolute difference value in the kernel) or the variance (for example, the variance of the differential value in the kernel) is used as the speckle index. It may be calculated.
図7に、画像処理部40における組織性状解析処理の流れを示す。
FIG. 7 shows the flow of tissue property analysis processing in the
まず、スペックル密度計算部372によって、スペックル指標に対し、一定サイズの領域でのスペックル密度を計算する。例えば図8のように注目画素Pを含む周辺領域Q内(計算範囲)のスペックルの画素数、または実空間状の面積(体積)を計算し、領域Q全体との比を密度として出力する。また、領域Qは、ユーザが領域を指定してもよいし、振幅情報のエッジなどから得られる組織に応じた領域としてもよく、注目画素Pを必ずしも設ける必要は無い。また、超音波エコーの分解能は深さに応じて変化するため、深さに応じた密度の重みを与えてもよい。
First, the speckle
求められたスペックル密度はそのまま組織性状データとして出力してもよいが、組織性状変換部374によって、密度と対応付けられた組織情報、例えば音速などに変換して出力するようにしてもよい。この場合、例えば図9に示すような、予め密度と組織情報との関係を対応付けた参照データをもとに変換を行うことが好ましい。
The obtained speckle density may be output as tissue property data as it is, but may be converted into tissue information associated with the density, for example, the speed of sound, and output by the tissue
図10に、組織性状データの表示の一例を示す。 FIG. 10 shows an example of the display of the tissue property data.
組織性状データは、図10に示すように、そのままBモード画像に重ねて表示してもよい。あるいは、組織性状解析の結果を信号処理の再構成や画質調整に利用するようにしてもよい。 As shown in FIG. 10, the tissue property data may be displayed as it is superimposed on the B-mode image. Alternatively, the result of the tissue property analysis may be used for signal processing reconstruction or image quality adjustment.
以下、組織性状解析結果の様々な利用の例について説明する。 Hereinafter, examples of various uses of the tissue property analysis results will be described.
例えば、参考文献(G.W.McLaughlin,"Practical Aberration CorrectionMethods, "Ultrasound,vol.15,no.2,2007.pp.99-104)に述べられているような、単一の受信データから異なる音速によってIQデータを生成できる装置の場合には、図11に音速解析/補正フローを示すように、一回目で画面内の平均音速を解析し、その音速で生成したIQデータに対し画像処理部40において組織性状の解析を行うようにする。
For example, as described in the reference (GWMcLaughlin, “Practical Aberration Correction Methods,” “Ultrasound, vol.15, no.2, 2007.pp.99-104), IQ is generated from a single received data according to different sound speeds. In the case of an apparatus capable of generating data, as shown in the sound speed analysis / correction flow in FIG. 11, the average sound speed in the screen is analyzed at the first time, and the image data is generated in the
ここで、平均音速の解析方法としては画像の分解能を比較する手法を用いる。例えば、上記参考文献に述べられているような、各音速のパワースペクトルの比較をFFT(高速フーリエ変換)によって行う手法などを用いるのがよい。 Here, as a method for analyzing the average sound speed, a method of comparing resolutions of images is used. For example, as described in the above-mentioned reference, it is preferable to use a method of performing comparison of power spectra of sound speeds by FFT (Fast Fourier Transform).
次に、組織性状解析結果を変換することによって得られる音速データを信号処理部へフィードバックし、データ位置に対応した音速の値に応じて再度音速を変更したIQデータを生成する。この処理によってそれぞれの組織の音速に合った信号処理を行うため、生成されるBモード画像は全領域において従来方式より分解能が同等以上の画質となる。 Next, the sound speed data obtained by converting the tissue property analysis result is fed back to the signal processing unit, and IQ data in which the sound speed is changed again according to the value of the sound speed corresponding to the data position is generated. Since signal processing that matches the sound speed of each tissue is performed by this processing, the generated B-mode image has an image quality with resolution equal to or higher than that of the conventional method in all regions.
また、従来のように、ある平均音速がわからない場合には、観測された組織が信号処理の際に仮定した音速とどの程度差があるか不明であるため、IQデータの深さ方向(距離方向)の画素あたりにおける実際の距離を求めることが出来ないため、求められるスペックル密度は、相対的に大きいか小さいかしかわからない。この場合には、設定音速ごとのスペックル密度が必要となる。一方上記参考文献のような画面内の平均音速がわかる場合には、実際の距離がある程度推定できるため、スペックル密度は実距離に換算できるため絶対値に近い指標となり、高精度の解析が可能となる。 In addition, when a certain average sound speed is not known as in the prior art, it is unclear how much the observed tissue differs from the sound speed assumed in the signal processing. ), The actual distance per pixel cannot be obtained, so that the required speckle density can only be determined to be relatively large or small. In this case, the speckle density for each set sound speed is required. On the other hand, when the average sound speed in the screen as in the above reference is known, the actual distance can be estimated to some extent, so the speckle density can be converted to an actual distance, so it becomes an index close to an absolute value, enabling high-precision analysis It becomes.
次に、組織性状データを画質調整に利用する例について説明する。 Next, an example in which tissue property data is used for image quality adjustment will be described.
振幅情報からBモード画像へ変換する際、組織によって適切な輝度範囲になるように画質設定の基準として組織情報を与える。例えば、乳腺においてダイナミックレンジを調整する場合、図12に輝度分布を示すように、組織データによって明らかになった乳腺と脂肪の輝度が、ある決まった範囲の出力値となるようにダイナミックレンジ(DR)を調整する。このとき、もちろんダイナミックレンジだけでなく、階調やゲイン、スペックル除去の強度などの値も組織に応じて調整するようにしてもよい。 以上、スペックル指標を組織性状解析に利用した場合について説明したが、本発明はこのような場合に限られない。スペックル指標は、非スペックル信号とスペックルノイズとの分離、スペックルノイズの除去、スペックル追跡、非スペックル部分強調など、あらゆる処理に利用できる。また、各処理内でスペックル指標を算出するようにしてもよい。 When converting from amplitude information to a B-mode image, tissue information is given as a reference for image quality setting so that an appropriate luminance range is obtained depending on the tissue. For example, when adjusting the dynamic range in the mammary gland, as shown in the luminance distribution in FIG. 12, the dynamic range (DR) ). At this time, of course, not only the dynamic range but also values such as gradation, gain, and speckle removal intensity may be adjusted according to the tissue. Although the case where the speckle index is used for the tissue property analysis has been described above, the present invention is not limited to such a case. The speckle index can be used for various processes such as separation of non-speckle signals and speckle noise, removal of speckle noise, speckle tracking, and non-speckle part enhancement. Further, a speckle index may be calculated within each process.
最近のソフトウエアベースの超音波装置は受信信号をデジタルデータとして持ち、例えば同じ送信(1回の送信)から得られた受信信号を利用して方位方向に2音線以上のRFデータ(受信フォーカスされた受信データ)を生成することが可能となってきている。また、アナログベースでも高性能な回路構成により同様のことが可能となってきている。本装置構成によって、高速に隣接する音線データ、または、フレームのRFデータを得る事ができるため、高精度に空間的位相差を算出する事ができる。 Recent software-based ultrasonic devices have received signals as digital data. For example, using received signals obtained from the same transmission (single transmission), RF data of two or more sound rays in the azimuth direction (reception focus) Received data) can be generated. Also, analog bases have been able to do the same with high-performance circuit configurations. With this apparatus configuration, it is possible to obtain adjacent sound ray data or frame RF data at high speed, so that the spatial phase difference can be calculated with high accuracy.
なお、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。 The present invention is not limited to the examples described in the present specification and the examples illustrated in the drawings, and various design changes and improvements may be made without departing from the scope of the present invention. is there.
10…超音波画像処理装置、12…操作部、14…表示部、20…超音波探触子、22…送受信部、24…時間領域信号処理部(時間的振幅取得部、時間的位相取得部)、26…振幅画像生成部(空間的振幅取得部)、28…位相差画像生成部(空間的位相差取得部)、30…スペックル指標算出部、40…画像処理部、42…表示制御部、44…モード切換部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記受信信号から前記超音波の周波数にそれぞれ対応する複数の位相差を取得する位相差取得手段と、
複数の前記周波数の比と複数の前記位相差の比との大小に対応するスペックル指標を算出するスペックル指標算出手段と、
を備えたことを特徴とする超音波信号処理装置。 An ultrasonic transmission / reception means for transmitting an ultrasonic wave toward the subject, receiving an ultrasonic echo from within the subject, and generating a reception signal indicating the ultrasonic echo;
Phase difference acquisition means for acquiring a plurality of phase differences respectively corresponding to the frequencies of the ultrasonic waves from the received signal;
Speckle index calculating means for calculating a speckle index corresponding to the magnitude of a ratio of a plurality of the frequencies and a ratio of the plurality of phase differences;
An ultrasonic signal processing apparatus comprising:
前記スペックル指標算出手段は、前記超音波送受信手段にて生成される2音線以上の前記受信データを利用することを特徴とする請求項1ないし7のうちいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 The ultrasonic transmission / reception means can generate the reception data of two or more sound rays in the arrangement direction of the elements of the ultrasonic transmission means in one ultrasonic transmission,
The ultrasonic according to any one of claims 1 to 7, wherein the speckle index calculation means uses the reception data of two or more sound lines generated by the ultrasonic transmission / reception means. Signal processing device.
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